陳少華，楊勝忠，顧 欣

(貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000)

1 引言

氣象“12121”咨詢電話是氣象部門服務(wù)公眾的重要服務(wù)窗口，是快捷查詢到每天最新氣象信息和災(zāi)害天氣預(yù)警信息的重要途徑。隨著人民群眾生活水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的增多，社會(huì)各界愈來愈關(guān)注每天的最新氣象信息，“12121”在健全防災(zāi)體系、構(gòu)建和諧社會(huì)以及指導(dǎo)公眾有序防御氣象災(zāi)害，合理安排工作與生活等方面發(fā)揮了積極作用。黔東南州氣象災(zāi)害頻繁，各種氣象災(zāi)害如冰雹、強(qiáng)降水等時(shí)有發(fā)生，為了滿足社會(huì)對(duì)氣象信息的需求，讓氣象更好的服務(wù)于黔東南經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民群眾的日常生活，黔東南州氣象局在原有的“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)上增加了氣象預(yù)警和天氣實(shí)況兩項(xiàng)內(nèi)容。

目前，全國(guó)“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)主要有伍豪和雙順達(dá)兩個(gè)品牌，貴州省主要也是在使用這兩個(gè)廠家的系統(tǒng)。和其它系統(tǒng)一樣，伍豪和雙順達(dá)系統(tǒng)的原理都大同小異，系統(tǒng)根據(jù)平常使用的播報(bào)內(nèi)容，錄制成語音詞條，形成專用語音庫(kù)，當(dāng)制作預(yù)報(bào)時(shí)，選擇相應(yīng)的語音詞條來制作播報(bào)內(nèi)容，因此，播報(bào)內(nèi)容受制于語音庫(kù)，如果想要播報(bào)的內(nèi)容找不到相應(yīng)的語音詞條，就無法制作。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)“12121”播報(bào)內(nèi)容要求越來越豐富，如氣象預(yù)警信息，其內(nèi)容多變，沒有固定模式，也不能預(yù)知其內(nèi)容，所以無法利用事先錄制好的語音詞條來制作氣象預(yù)警信息，解決缺少語音詞條文件成了制作播報(bào)內(nèi)容最大的難題。據(jù)了解，全國(guó)有條件的少數(shù)地區(qū)“12121”氣象預(yù)警信息是通過人工現(xiàn)場(chǎng)錄制，這就需要花費(fèi)較大的人力和物力，在大多數(shù)地區(qū)無條件實(shí)施，不現(xiàn)實(shí)。通過研究發(fā)現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理是最好的解決方法。

本研究主要以伍豪“12121”天氣自動(dòng)答詢系統(tǒng)為例，采用TTS文本轉(zhuǎn)換語音技術(shù)［1］，實(shí)現(xiàn)播報(bào)內(nèi)容如氣象預(yù)警信息等直接以文本內(nèi)容轉(zhuǎn)換成語音文件，通過開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件實(shí)時(shí)自動(dòng)完成播報(bào)內(nèi)容的更新，使撥打用戶了解到最新的氣象信息。同時(shí)，也給其它廠商的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這一功能提供進(jìn)一步參考。

2 伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)原理及弊端

伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)是目前比較常用的氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)之一，它制作氣象播報(bào)內(nèi)容的原理和其它系統(tǒng)一樣，較為簡(jiǎn)單。即根據(jù)常用的播報(bào)內(nèi)容錄制成相應(yīng)的語音詞條，并以PCM格式的語音文件存放于系統(tǒng)中，形成專用語音庫(kù)。伍豪通用的語音文件格式編碼為PCM，A律(A-Law)，8 000Hz，8位，單聲道。制作播報(bào)內(nèi)容時(shí)，選定相應(yīng)內(nèi)容的語音詞條，保存確定后，系統(tǒng)調(diào)用該詞條的語音文件聯(lián)接合并成完整內(nèi)容的語音文件，用戶撥打時(shí)，系統(tǒng)播放相應(yīng)的語音供用戶收聽。

伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)目前存在的弊端是由于系統(tǒng)中所有的語音詞條都是根據(jù)常用的內(nèi)容事先錄制好的，當(dāng)出現(xiàn)播報(bào)內(nèi)容找不到相應(yīng)的語音詞條文件時(shí)，就無法制作。因此，播報(bào)內(nèi)容完全受制于語音詞條，即受制于系統(tǒng)內(nèi)置語音庫(kù)。

氣象災(zāi)害預(yù)警信息和天氣實(shí)況內(nèi)容靈活多變，無法用固定的語音詞條來確定，不可能使用事先錄制好的語音文件，特別是出現(xiàn)氣象災(zāi)害預(yù)警信息時(shí)，預(yù)警信息的內(nèi)容更是不確定性，包括內(nèi)容和出現(xiàn)的時(shí)間;天氣實(shí)況每個(gè)小時(shí)內(nèi)容需要更新一次;通過系統(tǒng)自帶的功能，可以進(jìn)行人工現(xiàn)場(chǎng)錄制播報(bào)內(nèi)容來完成制作。但如果安排人工進(jìn)行實(shí)時(shí)錄制更新，那將要花費(fèi)較多的人力和物力，特別是夜間需要值守班，需要安排4～6名普通話標(biāo)準(zhǔn)的工作人員進(jìn)行24 h值班，一般情況下，各地“12121”值班人員只有1～2人，無法承擔(dān)以上工作。因此，該伍豪系統(tǒng)在實(shí)際業(yè)務(wù)使用上，存在一定的弊端。

3 實(shí)時(shí)自動(dòng)更新研究

了解伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)原理后，根據(jù)需要的功能，通過研究發(fā)現(xiàn)，采用TTS文本轉(zhuǎn)換語音技術(shù)，可以解決缺少語音詞條文件的難題。

TTS是Text To Speech的縮寫，即“從文本到語音”，是人機(jī)對(duì)話的一部分，讓機(jī)器能夠說話，它是同時(shí)運(yùn)用語言學(xué)和心理學(xué)的杰出之作，在內(nèi)置芯片的支持之下，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，把文字智能地轉(zhuǎn)化為自然語音流。TTS技術(shù)對(duì)文本文件進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間之短可以以秒計(jì)算。在其特有智能語音控制器作用下，文本輸出的語音音律流暢，使得聽者在聽取信息時(shí)感覺自然，毫無機(jī)器語音輸出的冷漠與生澀感。TTS語音合成技術(shù)即將覆蓋國(guó)標(biāo)一、二級(jí)漢字，具有英文接口，自動(dòng)識(shí)別中、英文，支持中英文混讀，所有聲音采用真人普通話為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，實(shí)現(xiàn)了120～150個(gè)漢字/s的快速語音合成，朗讀速度達(dá)3～4個(gè)漢字/s，使用戶可以聽到清晰悅耳的音質(zhì)和連貫流暢的語調(diào)。

基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的TTS一般用純軟件實(shí)現(xiàn)，主要包括以下幾部分:

①文本分析。對(duì)輸入文本進(jìn)行語言學(xué)分析，逐句進(jìn)行詞匯的、語法的和語義的分析，以確定句子的低層結(jié)構(gòu)和每個(gè)字的音素的組成，包括文本的斷句、字詞切分、多音字的處理、數(shù)字的處理、縮略語的處理等。

②語音合成。把處理好的文本所對(duì)應(yīng)的單字或短語從語音合成庫(kù)中提取，把語言學(xué)描述轉(zhuǎn)化成言語波形。

③韻律處理。合成音質(zhì)(Qualityof Synthetic Speech)是指語音合成系統(tǒng)所輸出的語音的質(zhì)量，一般從清晰度(或可懂度)、自然度和連貫性等方面進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。

利用TTS技術(shù)，通過編寫處理程序，即可實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害預(yù)警信息和天氣實(shí)況內(nèi)容自動(dòng)合成語音文件。轉(zhuǎn)換成的語音采用優(yōu)質(zhì)語音庫(kù)，語速適宜，朗讀流暢，幾乎能與標(biāo)準(zhǔn)普通話媲美。

原理如圖1所示:

圖1 “12121”播報(bào)內(nèi)容實(shí)時(shí)自動(dòng)更新原理

以氣象預(yù)警信息為例:

①在伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)上設(shè)置一個(gè)預(yù)警信箱，用來放置預(yù)警信息，并指定一個(gè)無內(nèi)容的播報(bào)語音文件。

②預(yù)警信息的獲取。氣象臺(tái)發(fā)布預(yù)警信息，會(huì)生成一個(gè)預(yù)警文件，讓其自動(dòng)發(fā)送到“12121”系統(tǒng)計(jì)算機(jī)上，設(shè)計(jì)一個(gè)程序，當(dāng)接收到新的預(yù)警信息文件時(shí)，讀取該文件內(nèi)容即可得到播報(bào)內(nèi)容，即預(yù)警信息內(nèi)容文本。

③得到內(nèi)容文本后，通過TTS程序處理，調(diào)用專用語音庫(kù)，根據(jù)內(nèi)容合成伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)通用PCM格式的語音文件。

④自動(dòng)覆蓋替換掉預(yù)警信箱中的原有的語音文件。

通過以上操作，當(dāng)氣象臺(tái)發(fā)布預(yù)警信息時(shí)，會(huì)自動(dòng)讀取預(yù)警內(nèi)容并處理生成語音文件，替換掉原先的文件，使用戶能聽到最新的預(yù)警信息。

天氣實(shí)況及天氣預(yù)報(bào)內(nèi)容的更新也是相同原理。

4 應(yīng)用開發(fā)

根據(jù)以上原理，利用Visual Basic程序設(shè)計(jì)開發(fā)了伍豪“12121”系統(tǒng)播報(bào)內(nèi)容自動(dòng)制作軟件”。

4.1 氣象預(yù)警信息實(shí)現(xiàn)

①“12121”系統(tǒng)電腦連上氣象局內(nèi)網(wǎng)，安裝FTP服務(wù)器。貴州省發(fā)布的氣象災(zāi)害預(yù)警信息都是通過中國(guó)氣象局下發(fā)的氣象災(zāi)情直報(bào)系統(tǒng)，因此，只要在該軟件設(shè)置FTP發(fā)送設(shè)置選項(xiàng)中增加發(fā)送到“12121”FTP服務(wù)器的配置，氣象臺(tái)發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害預(yù)警時(shí)，即可多發(fā)送一份到“12121”系統(tǒng)電腦上。

②程序通過實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)警信息文件夾，當(dāng)收到新的預(yù)警文件時(shí)，會(huì)自動(dòng)讀取預(yù)警內(nèi)容并正確判斷，生成預(yù)警文本內(nèi)容。通過調(diào)用TTS文本語音轉(zhuǎn)換功能生成PCM語音文件。

③預(yù)警信箱所播放的內(nèi)容存放在“12121”軟件目錄下一個(gè)指定的文件夾中，當(dāng)有新預(yù)警語音文件生成時(shí)，自動(dòng)替換掉原來的文件，成為最新內(nèi)容。

4.2 天氣實(shí)況的實(shí)現(xiàn)

氣象監(jiān)測(cè)資料(包括各縣(市)城區(qū)氣象站資料和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)多要素氣象資料)存放統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過開發(fā)程序可以實(shí)時(shí)調(diào)取。本研究中所需要天氣實(shí)況信息為黔東南州全州16個(gè)縣(市)每個(gè)時(shí)次的正點(diǎn)氣溫、當(dāng)日最高氣溫和最低氣溫、縣城降水量以及全縣(市)最大降水量和出現(xiàn)的地名(鄉(xiāng)鎮(zhèn))。如凱里北京時(shí)3月2日14時(shí)天氣實(shí)況的內(nèi)容為:2日14時(shí)正點(diǎn)氣溫12.5°，1日20時(shí)至當(dāng)前最高氣溫15.6°，最低氣溫5.6°，1 日 20 時(shí)至當(dāng)前市區(qū)降水量為2.3 mm，全市最大降水量為 4.2 mm，出現(xiàn)在龍場(chǎng)。每個(gè)縣(市)的天氣實(shí)況內(nèi)容設(shè)置為每個(gè)小時(shí)正點(diǎn)后10 min自動(dòng)獲取。同樣，得到實(shí)況文本內(nèi)容后，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的語音文件并替換更新。

4.3 天氣預(yù)報(bào)內(nèi)容和其它內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)

天氣預(yù)報(bào)內(nèi)容和其它信箱的內(nèi)容也可以用同樣的方法自動(dòng)更新。天氣預(yù)報(bào)每天07時(shí)、09時(shí)、16時(shí)更新，可以采用無人值守的方式自動(dòng)讀取氣象臺(tái)制作的天氣預(yù)報(bào)內(nèi)容自動(dòng)更新即可，也可進(jìn)行人工干涉，當(dāng)出現(xiàn)失誤時(shí)及時(shí)更正。

其它內(nèi)容如氣象科普，也可用文本轉(zhuǎn)換成語音文件的方式來更新。

4.4 程序開發(fā)

伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)播報(bào)內(nèi)容自動(dòng)制作軟件在后臺(tái)運(yùn)行，實(shí)時(shí)更新災(zāi)害預(yù)警和天氣實(shí)況內(nèi)容，也可人工制作，如圖2所示，程序界面簡(jiǎn)潔，主要功能是實(shí)現(xiàn)播報(bào)內(nèi)容自動(dòng)和手動(dòng)更新。當(dāng)人工制作播報(bào)內(nèi)容時(shí)，修改所要播報(bào)的預(yù)警、實(shí)況和預(yù)報(bào)內(nèi)容后，點(diǎn)擊“全部處理”，后臺(tái)處理程序便會(huì)自動(dòng)更新內(nèi)容到“12121”系統(tǒng)指定的信箱中，方便用戶撥打收聽。

圖2 軟件界面

5 結(jié)論與討論

①利用Visual Basic程序設(shè)計(jì)語言開發(fā)了伍豪“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)播報(bào)內(nèi)容自動(dòng)更新軟件，軟件采用TTS文本轉(zhuǎn)換語音技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了氣象災(zāi)害預(yù)警信息、天氣實(shí)況及預(yù)報(bào)內(nèi)容的自動(dòng)更新的功能。程序運(yùn)行穩(wěn)定，解決了工作中的實(shí)際困難，使廣大公眾通過固定電話或移動(dòng)手機(jī)隨時(shí)撥打“12121”，便可了解到最新的氣象信息。

②全國(guó)大多數(shù)氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)的原理都大同小異，包括雙順達(dá)品牌的“12121”系統(tǒng)，因此，利用TTS文本轉(zhuǎn)換語音技術(shù)和以上方法，完全可以實(shí)現(xiàn)雙順達(dá)“12121”氣象語音自動(dòng)答詢系統(tǒng)播報(bào)內(nèi)容的自動(dòng)更新。唯一有差別的地方在于雙順達(dá)品牌系統(tǒng)的語音格式是VOC格式，即在合成語音文件時(shí)，轉(zhuǎn)成VOC格式即可。

③TTS文本轉(zhuǎn)換語音技術(shù)在其它行業(yè)的自動(dòng)答詢系統(tǒng)中，也可做一定的參考。

［1］http://baike.baidu.com/subview/66087/5117538.htm?fr=aladdin.

［2］馬月枝.氣象報(bào)文編發(fā)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.氣象與環(huán)境科學(xué)，2009，32(1):91-93.